Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển trong quy trình xử lý nước thải sử dụng PLC S7-300

Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển quy trình xử lý nước thải bằng PLC S7 300, tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

• Tác giả: Vũ Văn Linh
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Kim Khuê
• Trường học: Đại học Lâm nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ cơ điện tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Trong Quy Trình Xử Lý Nước Thải Sử Dụng PLC S7-300
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm
• 1.2. Công nghệ xử lí nước thải trong nước
• 1.3. Công nghệ xử lí nước thải ở nước ngoài
• 1.4. Các thông số ô nhiễm đặc trưng của chất thải
• 1.5. Tính chất của nguồn nước thải cần xử lí
• 1.6. Nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động hóa nước thải
• 1.6.1. Mục đích áp dụng tự động hoá xử lý nước thải
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ CHẤP HÀNH VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC
• 2.1. Các thiết bị chấp hành trong hệ thống nước thải
• 2.2. Sơ đồ đấu nối các thiết bị chấp hành
• 2.3. Các đầu đo sử dụng trong hệ thống xử lí nước thải
• 2.4. Sơ đồ đấu nối các đầu đo với PLC – 300
• 3. CHƯƠNG 3: BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG CHO S7 – 300
• 3.1. Xây dựng bài toán xử lí nước thải tự động
• 3.1.1. Khảo sát và tính toán dân số
• 3.1.2. Tính toán lưu lượng nước thải
• 3.1.3. Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý
• 3.1.4. Thống kê các thiết bị điện hiện có trong dây chuyền XLNT
• 3.2. Xây dựng lưu đồ thuật toán
• 3.2.1. Điều khiển bơm P1 vào Bể cân bằng
• 3.2.2. Điều chỉnh pH trong Bể trung hoà
• 3.3. Viết chương trình điều khiển cho S7 – 300
• 3.3.1. Các bước tạo và viết chương trình điều khiển cho S7 - 300
• 3.3.2. Chương trình điều khiển cho S7 – 300
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI
• 4.1. Thiết kế giao diện phần mềm trên WinCC
• 4.2. Lưu trữ, báo cáo thống kê hoạt động của hệ thống
• 4.3. Vận hành hệ thống, chạy mô phỏng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Giới hạn đề tài
• 5.2. Kết luận kiến nghị

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7 300

Hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7-300 đang trở thành một giải pháp hiệu quả cho việc quản lý và xử lý nước thải. Với sự phát triển của công nghệ, việc áp dụng công nghệ điều khiển tự động giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về thiết kế hệ thống này, từ nguyên lý hoạt động đến các ứng dụng thực tiễn.

1.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải

Hệ thống điều khiển tự động trong xử lý nước thải là một tập hợp các thiết bị và phần mềm được sử dụng để giám sát và điều khiển quy trình xử lý nước thải. PLC S7-300 là một trong những thiết bị phổ biến nhất trong lĩnh vực này, cho phép lập trình và điều khiển các thiết bị chấp hành một cách hiệu quả.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng PLC S7 300 trong xử lý nước thải

Việc sử dụng PLC S7-300 mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu nhân công, tăng độ chính xác trong điều khiển và giám sát, cũng như khả năng tích hợp với các hệ thống khác. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình xử lý và nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải hiện nay

Xử lý nước thải đang đối mặt với nhiều thách thức lớn, bao gồm ô nhiễm môi trường, chi phí xử lý cao và yêu cầu về chất lượng nước sau xử lý. Các vấn đề này đòi hỏi các giải pháp công nghệ tiên tiến và hiệu quả hơn. Việc áp dụng công nghệ điều khiển hiện đại như PLC S7-300 có thể giúp giải quyết những vấn đề này.

2.1. Ô nhiễm nước thải và tác động đến môi trường

Ô nhiễm nước thải gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường sống, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các chất ô nhiễm trong nước thải có thể làm giảm chất lượng nước và gây ra các vấn đề về sức khỏe cộng đồng.

2.2. Chi phí và hiệu quả trong xử lý nước thải

Chi phí xử lý nước thải thường cao, đặc biệt là trong các hệ thống truyền thống. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa như PLC S7-300 có thể giúp giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả xử lý, từ đó tiết kiệm nguồn lực cho các doanh nghiệp.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7 300

Thiết kế hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7-300 bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc xác định yêu cầu kỹ thuật đến lập trình và triển khai hệ thống. Các phương pháp này giúp đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng nước.

3.1. Xác định yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống

Trước khi thiết kế, cần xác định rõ các yêu cầu kỹ thuật như lưu lượng nước thải, các thông số ô nhiễm cần xử lý và tiêu chuẩn chất lượng nước sau xử lý. Điều này giúp định hướng cho việc lựa chọn thiết bị và công nghệ phù hợp.

3.2. Lập trình và cấu hình PLC S7 300

Lập trình PLC S7-300 là bước quan trọng trong thiết kế hệ thống. Việc lập trình cần đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc điều khiển các thiết bị chấp hành, từ đó tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7 300

Hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7-300 đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ xử lý nước thải sinh hoạt đến nước thải công nghiệp. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp.

4.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt

Hệ thống điều khiển bằng PLC S7-300 được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm và đảm bảo nước đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.

4.2. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp

Trong lĩnh vực công nghiệp, PLC S7-300 giúp giám sát và điều khiển quy trình xử lý nước thải, từ đó giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống điều khiển xử lý nước thải

Hệ thống điều khiển xử lý nước thải bằng PLC S7-300 đang mở ra nhiều cơ hội mới cho việc quản lý và xử lý nước thải hiệu quả hơn. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong việc bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ điều khiển

Công nghệ điều khiển trong xử lý nước thải đang phát triển mạnh mẽ với sự xuất hiện của các giải pháp tự động hóa tiên tiến. Điều này giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

5.2. Tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường

Việc áp dụng công nghệ điều khiển hiện đại không chỉ giúp xử lý nước thải hiệu quả mà còn góp phần bảo vệ môi trường sống cho thế hệ tương lai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế - xã hội làm gia tăng khối lượng nước thải sinh hoạt và công nghiệp xả ra môi trường tự nhiên. Nước thải chưa qua xử lý làm thay đổi tính chất lý hóa của nguồn nước tiếp nhận, gây mùi hôi thối, giảm nồng độ oxy hòa tan và thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng hóa, cản trở sự phát triển của hệ sinh thái thủy sinh. Trước thực trạng các quy trình xử lý nước thải truyền thống đòi hỏi nhiều nhân công vận hành thủ công, dễ phát sinh sai số trong khâu định lượng hóa chất và giám sát các chỉ tiêu sinh học, việc nghiên cứu tự động hóa quy trình công nghệ trở thành yêu cầu kỹ thuật cần thiết. Đề tài khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Cơ điện tử tại Đại học Lâm nghiệp Việt Nam được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế hệ thống điều khiển tự động và giám sát từ xa cho trạm xử lý nước thải.

Theo văn bản khóa luận, mục tiêu nghiên cứu cụ thể gồm 3 nội dung:

1. Nghiên cứu lý thuyết công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
2. Lập trình điều khiển hệ thống xử lý nước thải bằng phần mềm SIMATIC Manager cho bộ điều khiển lập trình logic (PLC) họ SIMATIC S7-300 của hãng Siemens.
3. Lập trình giao diện điều khiển, giám sát và mô phỏng hoạt động của hệ thống trên máy tính thông qua phần mềm SCADA WinCC.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý kết hợp sinh học (bể cân bằng, bể trung hòa, bể kỵ khí, bể hiếu khí, bể lắng và bể ép bùn) và hệ thống điều khiển tự động hóa tích hợp PLC - SCADA. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán thông số công nghệ cho một khu dân cư với chu kỳ quy hoạch 20 năm, tốc độ gia tăng dân số 1,2%/năm, tiêu chuẩn cấp nước 350 lít/người.ngày đêm, xây dựng thuật toán điều khiển logic, thiết kế mạch động lực phần cứng và mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa học và vi sinh học môi trường nước thải. Thành phần chất bẩn trong nước thải sinh hoạt được xác định là hệ đa phân tán chứa các nguyên tố C, H, O, N với công thức phân tử trung bình tương đương $C_{12}H_{26}O_{6}N$. Trong đó, hàm lượng chất hữu cơ chiếm từ 55% đến 65% tổng lượng chất bẩn. Về mặt công nghệ xử lý, tác giả phân tích các công nghệ xử lý sinh học phổ biến gồm: công nghệ phản ứng màng cố định tiên tiến (AFBR - Advance Fixed Bed Reactor), công nghệ lọc màng sinh học (MBR - Membrane Bio-Reactor với nồng độ bùn hoạt tính lên tới 15 g/l), quy trình sinh học kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí kết hợp (AAO - Anaerobic - Anoxic - Oxic), và bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan (DAF - Dissolved Air Flotation).

Các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia được sử dụng làm căn cứ tính toán và đối chiếu gồm:

• TCVN 33:2006: Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt, dùng để xác định tiêu chuẩn thải trung bình ($q_{tb} = 350\text{ lít/người.ngày đêm}$).
• TCVN 7957:2008: Tiêu chuẩn thiết kế mạng lưới thoát nước và công trình bên ngoài, dùng để đánh giá nồng độ chất lơ lửng và lựa chọn công trình cơ học.
• QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt, áp dụng làm mục tiêu kiểm soát chất lượng nước đầu ra sau xử lý.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán công nghệ môi trường và thiết kế kỹ thuật điều khiển tự động:

• Phương pháp tính toán kỹ thuật môi trường: Xác định lưu lượng nước thải dựa trên số liệu dân số dự báo và nội suy hệ số không điều hòa chung ($K_{0\max}$, $K_{0\min}$).
• Phương pháp phân tích - tổng hợp: Đánh giá các chỉ số ô nhiễm hóa lý (pH, SS, COD, $BOD_5$, DO, N, P, dầu mỡ thực vật) để đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp.
• Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển: Phân bổ tín hiệu vào/ra (I/O mapping), xây dựng mạch động lực sử dụng khởi động từ và rơ-le trung gian, lựa chọn cảm biến đo lường công nghiệp (pH, lưu lượng điện từ, nhiệt độ RTD, nồng độ oxy hòa tan, khí clo rò rỉ).
• Phương pháp lập trình và mô phỏng: Lập trình điều khiển logic, giải thuật điều khiển liên tục PID và khóa liên động an toàn trên phần mềm SIMATIC Manager (PLC S7-300), kết nối truyền thông và thiết kế giao diện vận hành HMI/SCADA trên WinCC.

Nguồn dữ liệu của đề tài gồm số liệu khảo sát tính chất nước thải sinh hoạt đầu vào và các bảng thông số kỹ thuật (catalog) thiết bị từ các nhà sản xuất: Siemens (Đức), Endress+Hauser (Thụy Sĩ), Dinel (Cộng hòa Séc), Procon (Úc), Advance (Mỹ) và APP (Đài Loan).

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống điều khiển được thiết kế dựa trên cấu trúc tự động hóa phân tán với phần cứng điều khiển trung tâm là PLC Siemens S7-300 kết hợp phần mềm giám sát WinCC.

Cấu hình phần cứng và phân bổ I/O

Hệ thống sử dụng bộ xử lý trung tâm CPU 312 kết hợp 02 module mở rộng ngõ vào/ra số EM323 (mỗi module có 16 ngõ vào số DI và 16 ngõ ra số DO), sử dụng bộ nguồn 24VDC. Tổng số tín hiệu được quy hoạch gồm 23 ngõ vào số (DI) và 10 ngõ ra số chính (DO) điều khiển cơ cấu chấp hành.

Tín hiệu ngõ vào (Input)	Địa chỉ Bit	Ký hiệu	Chức năng	Tín hiệu ngõ ra (Output)	Địa chỉ Bit	Ký hiệu	Cơ cấu chấp hành
Nút ấn Start	I 0.0	B1	Khởi động hệ thống	Đèn hệ thống làm việc	Q 0.3	M3	Đèn báo RUN
Nút ấn Stop	I 0.1	B2	Dừng hệ thống	Động cơ bơm định lượng	Q 0.4	M4	Bơm định lượng DP
Nút ấn Auto	I 0.2	B3	Chuyển chế độ tự động	Động cơ máy khuấy	Q 0.5	M5	Máy khuấy M1
Nút ấn Manual	I 0.3	B4	Chuyển chế độ bằng tay	Động cơ sục khí	Q 0.6	M6	Máy thổi khí B
Xác nhận lỗi	I 0.4	B5	Giải trừ cảnh báo lỗi	Động cơ máy gạt bùn	Q 0.7	M7	Máy gạt bùn M2
Cảm biến mức 1–4	I 0.5 – I 1.0	CB1–CB4	Báo mức bể cân bằng, hóa chất	Động cơ bơm bùn	Q 1.0	M8	Bơm hút bùn SP
Nút điều khiển bơm 1–3	I 1.1 – I 1.3	B6–B8	Bật/tắt bơm P1, P2, P3	Động cơ máy ép bùn	Q 1.1	M9	Máy ép bùn D
Bật/tắt bơm định lượng	I 1.4	B9	Điều khiển bơm hóa chất	Động cơ bơm 1	Q 0.1	K1	Bơm nước thải P1
Bật/tắt máy khuấy/sục khí	I 1.5 – I 1.6	B10–B11	Điều khiển khuấy và cấp khí	Động cơ bơm 2	Q 0.2	K2	Bơm nước thải P2
Điều khiển van 1–5	I 2.2 – I 2.6	B15–B19	Đóng/mở van điện từ	Động cơ bơm 3	Q 0.3 (động lực)	K3	Bơm nước thải P3

Thiết bị đo lường và cảm biến tích hợp

1. Bộ đo lưu lượng điện từ Siemens MAG 5000 / MAG 5100W: Cảm biến MAG 5100W chịu áp lực tối đa 40 bar, cấp bảo vệ IP67/IP68, nhiệt độ làm việc lên tới $70^\circ\text{C}$, hoạt động theo định luật cảm ứng điện từ Faraday. Bộ chuyển đổi tín hiệu MAG 5000 có độ chính xác 0,5%, ngõ ra tương tự 4–20 mA, ngõ ra xung và rơ-le.
2. Đầu đo pH Endress+Hauser Orbipac CPF81D: Sử dụng điện cực thủy tinh kỹ thuật số tích hợp công nghệ Memosens kết nối bộ hiển thị CM444, cấp bảo vệ IP68 ngâm chìm trực tiếp, sai số $\pm 5%$, tích hợp đầu tự làm sạch 6 mm.
3. Cảm biến nhiệt độ PT100 và Module PM6RTD: Cảm biến nhiệt điện trở bạch kim có giá trị trở kháng $100,\Omega$ tại $0^\circ\text{C}$. Tín hiệu nhiệt độ được thu thập qua module đầu vào 6 kênh Procon PM6RTD, chuyển đổi tuyến tính sang độ Celsius và truyền về PLC/máy tính qua cổng RS485 chuẩn giao thức Modbus RTU.
4. Đồng hồ đo lưu lượng Dinel EFM-115: Thiết bị đo lưu lượng điện tử chuẩn công nghiệp EU với sai số 0,003, cấu tạo lớp lót chống ăn mòn (PTFE, Hastelloy, Titanium), dải đo vận tốc dòng chảy từ 0,3 m/s đến 12 m/s, ngõ ra 4–20 mA / 0–10V / Modbus RTU.
5. Bộ phát hiện rò rỉ khí Clo Advance Serie 1610B: Thiết bị đạt chứng nhận ISO 9001, ngõ ra 4–20 mA (tải trở kháng tối đa $900,\Omega$), phát hiện nồng độ clo từ 0 đến 10 ppm, tích hợp bảo vệ chống nhiễu sóng vô tuyến và điện từ (RFI/EMI).

Thuật toán điều khiển và logic liên động

Hệ thống được lập trình với các vòng điều khiển tự động:

• Điều khiển bơm P1 vào bể cân bằng: Ở chế độ tự động (Auto), trạng thái bật/tắt của bơm P1 được khống chế bởi mức nước trong bể thông qua cảm biến mức (mức cao High thì ngắt, mức thấp Low thì khởi động).
• Thuật toán điều chỉnh pH: Bể trung hòa sử dụng 01 bơm định lượng DP chung cho hai nguồn hóa chất NaOH và HCl nhằm tối ưu chi phí. Khi $\text{pH}_1 < \text{pH}_L$, van NaOH ($V_2$) mở, van HCl ($V_1$) đóng, bơm DP và máy khuấy $M_1$ kích hoạt để bổ sung kiềm. Khi $\text{pH}_1 > \text{pH}_H$, van $V_1$ mở, van $V_2$ đóng, bơm DP cấp axit. Chương trình áp dụng luật điều khiển PID mềm để tính toán lượng hóa chất và thiết lập khóa liên động cấm chỉ (không cho phép mở đồng thời hai van hóa chất).
• Khóa liên động dừng khẩn và biến trạng thái sự cố (SC): Khi giá trị $\text{pH}_2$ sau trung hòa vượt ngưỡng cho phép, nếu hệ thống ở chế độ Auto, PLC lập tức kích hoạt biến sự cố $SC = 1$, bật đèn cảnh báo nhấp nháy và tự động dừng các bơm P1, P2, P3 để ngăn dòng nước không đạt tiêu chuẩn đi vào bể sinh học (tránh làm chết quần thể vi sinh vật). Trạng thái ngắt này được duy trì liên tục cho đến khi người vận hành can thiệp xử lý và nhấn nút "Giải trừ lỗi" ($B_5$).
• Điều khiển biến tần cho lưu lượng và nồng độ DO: Sử dụng bộ biến tần tích hợp thuật toán PID điều chỉnh tốc độ động cơ máy thổi khí B để ổn định nồng độ oxy hòa tan (DO) trong bể hiếu khí và điều chỉnh tốc độ bơm cấp nước vào bể kỵ khí theo giá trị cài đặt (Setpoint).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày cơ sở khoa học về nước thải sinh hoạt và các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng. Tác giả phân loại thành phần cặn lắng, cặn không lắng và chất hòa tan trong nước thải sinh hoạt tính trên đầu người mỗi ngày:

Thành phần chất rắn	Cặn lắng (g/người.ngày)	Cặn không lắng (g/người.ngày)	Chất hòa tan (g/người.ngày)	Tổng cộng (g/người.ngày)
Hữu cơ	30	10	50	90
Vô cơ	10	5	75	90
Tổng cộng	40	15	125	180

Chương này cũng tổng hợp tính chất nguồn nước thải đầu vào cần xử lý: pH = 7,3; hàm lượng chất rắn lơ lửng $\text{SS} = 130\text{ mg/l}$; nhu cầu oxy hóa học $\text{COD} = 246\text{ mg/l}$; nhu cầu oxy sinh hóa $\text{BOD}_5 = 200\text{ mg/l}$; nồng độ Nitơ tổng $= 8\text{ mg/l}$; Photpho tổng $= 3\text{ mg/l}$; dầu mỡ thực vật $= 14\text{ mg/l}$. Tác giả phân tích kinh nghiệm tự động hóa trạm xử lý nước thải tại các quốc gia phát triển và xác định 4 mục đích chính khi áp dụng tự động hóa: cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị, tăng năng suất lao động (tiết kiệm chi phí năng lượng/hóa chất) và hỗ trợ công tác giám sát, cảnh báo sớm.

Chương 2: Các thiết bị chấp hành và xây dựng sơ đồ mạch động lực

Nội dung chương 2 tập trung vào việc mô tả dây chuyền công nghệ xử lý từ hố thu gom qua song chắn rác, bể cân bằng, bể trung hòa, bể sinh học kỵ khí, bể hiếu khí, bể lắng đứng đến hệ thống ép bùn. Trên cơ sở đó, tác giả tiến hành:

• Thống kê toàn bộ thiết bị chấp hành gồm 9 động cơ (bơm nước thải P1, P2, P3; bơm định lượng DP; máy khuấy M1; máy sục khí B; máy gạt bùn M2; bơm bùn SP; máy ép bùn D) và 5 van điện từ ($V_1$ đến $V_5$).
• Thiết kế chi tiết sơ đồ nguyên lý mạch động lực điện 3 pha ($380\text{V}/50\text{Hz}$) và mạch điều khiển ($24\text{VDC}$) cho từng cụm động cơ. Mạch động lực sử dụng khởi động từ ($K_1$ đến $K_9$) kết hợp rơ-le trung gian ($R_1$ đến $R_9$) nhận tín hiệu điều khiển trực tiếp từ các cổng ngõ ra $Q$ của PLC S7-300.
• Xây dựng sơ đồ đấu nối các ngõ vào cảm biến mức nước và hóa chất với module EM323.

Chương 3: Bài toán điều khiển và lập trình mô phỏng cho hệ thống xử lý nước thải

Chương 3 trình bày các tính toán công nghệ và giải thuật điều khiển chi tiết:

• Tính toán công nghệ: Dự báo quy mô dân số sau 20 năm ($r = 1,2%$), xác định lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm $Q_{tb} = 133.291\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$. Dựa vào lưu lượng giây $q_{tb} = 1.543\text{ l/s}$, thực hiện nội suy thu được hệ số không điều hòa cực đại $K_{0\max} = 1,466$ (lưu lượng giờ cực đại $Q_{h\max} = 8.142\text{ m}^3$) và hệ số cực tiểu $K_{0\min} = 0,693$ (lưu lượng giờ cực tiểu $Q_{h\min} = 3.849\text{ m}^3$).
• Đánh giá tỷ lệ dinh dưỡng: Phân tích tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} = 200/246 = 0,813 > 0,5$, chứng minh nước thải phù hợp với phương pháp xử lý sinh học hiếu khí. Tỷ lệ dinh dưỡng hiện tại $\text{BOD}:\text{N}:\text{P} = 100:4:1,5$ cho thấy nguồn thải thiếu hụt nhẹ Nitơ so với tỷ lệ chuẩn $100:5:1$, cần theo dõi hiệu suất sau các khâu cơ học trước khi quyết định bổ sung. Do hàm lượng dầu mỡ thực vật cao ($14\text{ mg/l}$ tương ứng tải lượng lớn), tác giả chọn bể lắng kết hợp tuyển nổi khí hòa tan DAF.
• Bảng đối chiếu chất lượng nước thải sau xử lý:

Thông số	Giá trị nước đầu vào	Giới hạn QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A)
BOD (mg/l)	200	30
COD (mg/l)	246	50
SS (mg/l)	130	50
Amoni (mg/l)	8 (Nitơ tổng)	5
Dầu mỡ (mg/l)	14	10

• Quy hoạch vùng nhớ dữ liệu trên WinCC: Phân bổ các biến nhớ dạng Double Word (MD) từ MD100 đến MD180 để lưu trữ giá trị thực tế và ngưỡng đặt cực đại/cực tiểu (Setpoint Max/Min) của nhiệt độ ($T_1, T_2$), độ pH ($\text{pH}_1, \text{pH}_2$), lưu lượng ($LL_1, LL_2$) và nồng độ oxy hòa tan (DO).
• Lưu đồ thuật toán và cảnh báo sự cố: Xây dựng chi tiết lưu đồ logic điều khiển bơm P1, lưu đồ điều chỉnh pH và khóa liên động dừng hệ thống, lưu đồ điều chỉnh lưu lượng, DO và chu trình ép bùn. Đề xuất 3 phương pháp cảnh báo sự cố: PP1 (dùng thiết bị bảo vệ chuyên dụng), PP2 (dây chuyền mạch phụ trợ riêng), và PP3 (so sánh tín hiệu điều khiển đầu ra với tín hiệu phản hồi thực tế từ cảm biến trong PLC).

Chương 5: Kết luận

Chương 5 tóm tắt các kết quả đạt được về mặt thiết kế cấu hình phần cứng, hoàn thiện giải thuật logic và mô phỏng trên phần mềm SIMATIC Manager/WinCC; đồng thời xác định các giới hạn nghiên cứu của đồ án và đề xuất các kiến nghị kỹ thuật cho việc triển khai thực tế.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đạt được các kết quả cụ thể:

• Tính toán đầy đủ các thông số thủy lực của trạm xử lý nước thải sinh hoạt công suất $133.291\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$, xác định các hệ số không điều hòa ($K_{0\max} = 1,466$; $K_{0\min} = 0,693$) và lưu lượng dao động theo giờ ($Q_{h\max} = 8.142\text{ m}^3$; $Q_{h\min} = 3.849\text{ m}^3$).
• Thiết lập bảng phân công địa chỉ I/O chi tiết gồm 23 ngõ vào số và 15 ngõ ra số trên 02 module EM323 kết hợp CPU 312 của Siemens.
• Thiết kế hoàn chỉnh sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển cho 9 cụm động cơ truyền động (bơm cấp, bơm định lượng, máy khuấy, máy sục khí, máy gạt bùn, bơm bùn, máy ép bùn).
• Xây dựng giải thuật điều khiển tối ưu: sử dụng chung 01 bơm định lượng DP cho cả hai hóa chất NaOH/HCl thông qua khóa liên động van điện từ giúp tiết kiệm chi phí phần cứng; tích hợp cơ chế bảo vệ liên động khẩn cấp dừng các bơm đầu vào khi pH vượt ngưỡng để bảo vệ bùn hoạt tính trong bể sinh học; ứng dụng điều khiển biến tần PID cho máy thổi khí và bơm cấp nước.
• Quy hoạch hệ thống biến nhớ trạng thái và thiết lập 3 tầng phát hiện sự cố (thiết bị phần cứng, mạch phụ trợ và thuật toán so sánh phản hồi trong PLC).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số hạn chế gắn liền với phạm vi đề tài:

• Hệ thống mới dừng lại ở mức độ nghiên cứu thiết kế, xây dựng thuật toán và lập trình mô phỏng trên phần mềm SIMATIC Manager và WinCC; chưa được đấu nối, lắp đặt và kiểm nghiệm thực tế trên mô hình phần cứng trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh.
• Đề tài chưa tính toán và thiết kế công trình xử lý kim loại nặng do giới hạn đầu bài đặt ra đối với nguồn nước thải sinh hoạt thông thường.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả nêu ra bao gồm:

• Tiến hành thi công, lắp ráp tủ điều khiển thực tế và thử nghiệm vận hành trên mô hình trạm xử lý nước thải thực nghiệm.
• Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển PLC S7-300 với các cấp quản trị cao hơn trong nhà máy như cấp điều hành sản xuất (MES) và cấp quản trị xí nghiệp (ERP).
• Ứng dụng các lý thuyết điều khiển hiện đại như điều khiển mờ (Fuzzy Control), mạng nơ-ron, điều khiển dự báo (Model Predictive Control - MPC) và hệ chuyên gia nhằm nâng cao chất lượng điều khiển tự động hoàn toàn cho các quá trình phi tuyến phức tạp trong xử lý nước thải.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành:

• Công nghệ Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa: Cung cấp tài liệu mẫu về quy trình thiết kế hệ thống điều khiển PLC S7-300 từ khâu lập bảng I/O, thiết kế mạch động lực dùng rơ-le trung gian/khởi động từ, đến xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển logic, khóa liên động an toàn và quy hoạch biến nhớ SCADA WinCC.
• Kỹ thuật Môi trường / Xử lý Nước thải: Tham khảo phương pháp tính toán thủy lực công trình (nội suy hệ số không điều hòa theo TCVN 33:2006, TCVN 7957:2008), đánh giá tỷ lệ dinh dưỡng $\text{BOD}:\text{N}:\text{P}$ và nguyên lý tích hợp thiết bị đo lường tự động (pH Memosens, DO, lưu lượng điện từ, phát hiện khí clo rò rỉ).

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu lượng nước thải tính toán thiết kế của công trình là bao nhiêu và được xác định theo tiêu chuẩn nào?
Lưu lượng trung bình ngày đêm của hệ thống là $Q_{tb} = 133.291\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$, được tính toán dựa trên quy mô dân số dự báo sau 20 năm (tốc độ gia tăng dân số $r = 1,2%$) và tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt $q_{tb} = 350\text{ lít/người.ngày đêm}$ theo TCVN 33:2006. Lưu lượng giờ cực đại đạt $Q_{h\max} = 8.142\text{ m}^3$ (ứng với $K_{0\max} = 1,466$) và lưu lượng giờ cực tiểu $Q_{h\min} = 3.849\text{ m}^3$ (ứng với $K_{0\min} = 0,693$).

2. Tỷ lệ dinh dưỡng BOD:N:P trong nguồn nước thải đầu vào được xác định như thế nào và tác giả xử lý ra sao?
Nguồn nước thải đầu vào có nồng độ $\text{BOD}_5 = 200\text{ mg/l}$, $\text{N} = 8\text{ mg/l}$, $\text{P} = 3\text{ mg/l}$, tương ứng tỷ lệ dinh dưỡng $\text{BOD}:\text{N}:\text{P} = 100:4:1,5$. So với tỷ lệ chuẩn cho vi sinh vật hiếu khí ($100:5:1$), lượng Nitơ bị thiếu hụt nhẹ. Tuy nhiên, do hệ thống có các công trình xử lý sơ bộ làm giảm BOD trước khi vào bể sinh học, tác giả đề xuất đánh giá lại hiệu suất sau xử lý cơ học để quyết định việc có cần bổ sung hóa chất dinh dưỡng hay không.

3. Giải pháp tiết kiệm chi phí thiết bị trong khâu điều chỉnh pH tại Bể trung hòa được thiết kế như thế nào?
Thay vì dùng hai bơm hóa chất riêng biệt, hệ thống chỉ sử dụng 01 bơm định lượng DP duy nhất kết hợp 2 van điện từ $V_1$ (van HCl) và $V_2$ (van NaOH). Khi pH thấp ($\text{pH}_1 < \text{pH}_L$), van $V_2$ mở và van $V_1$ đóng để bơm NaOH; khi pH cao ($\text{pH}_1 > \text{pH}_H$), van $V_1$ mở và van $V_2$ đóng để bơm HCl. PLC kiểm soát điều kiện khóa liên động cấm chỉ (không bao giờ cho phép mở cả 2 van cùng lúc) và bắt buộc van tương ứng phải mở trước khi bơm hoạt động để tránh hỏng bơm.

4. Khóa liên động bảo vệ vi sinh vật hoạt động theo nguyên lý nào khi xảy ra sự cố pH?
Khi cảm biến $\text{pH}_2$ sau bể trung hòa phát hiện giá trị vượt ngưỡng an toàn ($6 \div 37^\circ\text{C}$ hoặc ngoài dải $\text{pH} \approx 7 \pm 0,2$), chương trình PLC sẽ gán biến sự cố $SC = 1$, nhấp nháy đèn cảnh báo và tự động ngắt các bơm P1, P2, P3 để ngăn nước tràn vào bể sinh học làm chết vi sinh vật. Trạng thái dừng khẩn cấp này chỉ được giải tỏa khi sự cố đã được khắc phục và người vận hành nhấn nút giải trừ lỗi trên bàn điều khiển.

5. Hệ thống sử dụng các loại cảm biến công nghiệp cụ thể nào để thu thập dữ liệu?
Hệ thống sử dụng cảm biến lưu lượng điện từ Siemens MAG 5100W kết hợp bộ chuyển đổi MAG 5000 (ngõ ra 4–20 mA, sai số 0,5%), đồng hồ lưu lượng Dinel EFM-115, đầu đo pH kỹ thuật số Endress+Hauser Orbipac CPF81D (công nghệ Memosens, chuẩn IP68), cảm biến nhiệt điện trở bạch kim PT100 kết nối qua module 6 kênh Procon PM6RTD giao tiếp Modbus RTU/RS485, và bộ cảnh báo rò rỉ khí clo Advance Serie 1610B.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vũ Văn Linh đã hoàn thành việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho quy trình xử lý nước thải sinh hoạt công suất $133.291\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$ sử dụng PLC Siemens S7-300 và SCADA WinCC. Đề tài đã xây dựng thành công cấu hình phần cứng 23 DI / 15 DO trên nền CPU 312 và module EM323, thiết kế mạch động lực khởi động từ cho 9 cụm động cơ, đồng thời phát triển các giải thuật điều khiển liên động pH, biến tần PID và 3 cấp cảnh báo sự cố. Kết quả nghiên cứu cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cho việc thiết kế, lập trình và tự động hóa các trạm xử lý nước thải trong thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CÔNG TRÌNH BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG QUY TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI SỬ DỤNG PLC S7-300 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ MÃ NGÀNH: 7510203 Giảng viên hƣớng dẫn : ThS. Trần Kim Khuê Sinh viên thực hiện : Vũ Văn Linh MSV : 1551080793 Lớp : K60_CĐT Khoá học : 2015 - 2019 Hà Nội - năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội. Đời sống con ngƣời ngày càng đƣợc nâng cao. Đô thị đƣợc mở rộng nhiều.

Nếu không đƣợc sự quan tâm của chính quyền, cũng nhƣ ngƣời dân, môi trƣờng sống sẽ ngày càng giảm sút. Đặc biệt là môi trƣờng nƣớc. Nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm nƣớc thải là do quá trình sử dụng của con ngƣời trong các hoạt động sống hay sản xuất của mình, làm thay đổi tính chất và thành phần nƣớc ban đầu. Các chất thải này khi thải ra môi trƣờng nƣớc, gây mùi hôi thối, làm chậm quá trình chuyển hóa và hòa tan oxy vào nƣớc, dinh dƣỡng hóa nƣớc mặt, làm cản trở quá trình sinh trƣởng và phát triển của sinh vật.

Có rất nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải, nhƣng do tính chất và thành phần của nƣớc thải khác nhau cần lựa chọn phƣơng pháp xử lý cho phù hợp. Chính vì thế mà em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển trong quy trình xử lý nƣớc thải sử dụng PLC S7-300”. Mục tiêu nghiên cứu chính trong đề tài này là Nghiên cứu lí thuyết công nghệ xử lý nƣớc thải. Lập trình điều khiển hệ thống xử lý nƣớc thải bằng phần mềm S7 Manager.

Lập trình hệ thống điều khiển giám sát mô phỏng trên máy tính bằng WinCC. Đề tài của em chia làm 2 phần chính sau: Phần 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Phần 2: Nội dung khóa luận Chƣơng 1: Tổng quan Chƣơng 2: Các thiết bị chấp hành và xây dựng sơ đồ mạch động lực Chƣơng 3: Bài toán điều khiển và lập trình mô phỏng cho hệ thống xử lý nƣớc thải Trong suốt thời gian làm đề tài đƣợc sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật điện và Tự đông hóa và đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tình, chi tiết của thầy giáo ThS. Trần Kim Khuê đã giúp em hoàn thành bản khóa luận này. Mặc dù đã rất cố gắng nhƣng kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên khóa luận của em không thể tránh những thiếu sót, em rất mong đƣợc sự chỉ bảo của các thầy cô, để em hoàn thiện tốt khóa luận tốt nghiệp này.

Hà Nội, Ngày 16 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực hiện Vũ Văn Linh NHẬN XÉT (Của giảng viên hƣớng dẫn). GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Chữ ký, họ tên) NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện). GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Chữ ký, họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .5 DANH MỤC CÁC BẢNG.7 DANH MỤC CÁC HÌNH .8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .2 Công nghệ xử lí nƣớc thải trong nƣớc .3 Công nghệ xử lí nƣớc thải ở nƣớc ngoài.4 Các thông số ô nhiễm đăc trƣng của chất thải .5 Tính chất của nguồn nƣớc thải cần xử lí .6 Nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động hóa nƣớc thải .2 Các thiết bị chấp hành trong hệ thống nƣớc thải .3 Sơ đồ đấu nối các thiết bị chấp hành .4 Các đầu đo sử dụng trong hệ thống xử lí nƣớc thải .5 Sơ đồ đấu nối các đầu đo với PLC – 300 .18 CHƢƠNG 3: BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG CHO S7 – 300 .1 Xây dựng bài toán xử lí nƣớc thải tự động .1 Khảo sát và tính toán dân số .2 Tính toán lƣu lƣợng nƣớc thải. Cơ sở đề xuất công nghệ xử lý .4 Thống kê các thiết bị điện hiện có trong dây chuyền XLNT.

Xây dựng lƣu đồ thuật toán. Điều khiển bơm P1 vào Bể cân bằng .1 Điều chỉnh pH trong Bể trung hoà .2 Viết chƣơng trình điều khiển cho S7 – 300 .1 Các bƣớc tạo và viết chƣơng trình điều khiển cho S7 - 300 .2 Chƣơng trình điều khiển cho S7 – 300 .46 THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG XỬ LÍ NƢỚC THẢI. Error! Bookmark not defined.1 Thiết kế giao diện phần mềm trên WinCC. Error! Bookmark not defined.2 Lƣu trữ, báo cáo thống kê hoạt động của hệ thống.

Error! Bookmark not defined.3 Vận hành hệ thống, chạy mô phỏng. Error! Bookmark not defined. CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN .1 Giới hạn đề tài. Kết luận kiến nghị .61 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: khối lƣợng chất rắn có trong nƣớc thải sinh hoạt (g/ngƣời.2: Tính chất của nguồn nƣớc thải cần xử lý .1: Hệ số điều hòa phụ thuộc vào lƣu lƣợng.2: So sánh chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý với QCVN 14:2008/BTNMT.3: Các biến sử dụng trong hệ thống .21 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Nguyên lý đấu dây Module EM323.2: CPU 312 và Module EM323 của Siemens .3: Bộ nguồn 24VDC cấp cho CPU 312 và Module EM323 của Siemens .5: Sơ đồ dấu nối thiết bị đầu vào.

Error! Bookmark not defined.6: Mạch động lực động cơ bơm và nút ấn .7: Mạch động lực Động cơ bơm định lƣợng, Động cơ máy khuấy, Động cơ sục khí .8: Mạch động lực Động cơ máy gạt bùn, Động cơ bơm bùn, Động cơ máy ép bùn.1: Transmitter MAG 5000 SIEMENS .4 : Cảm biến phát hiện rò rỉ khí Clo .5: Máy bơm chìm nƣớc thải APP KS-50 GT 5 HP (có dao cắt) .6: Cảm biến nhiệt độ PT100 .8: Đồng hồ đo lƣu lƣợng EFM-115 .9: Bảng chọn model tất cả các dòng đồng hồ đo lƣu lƣợng EFM-115 .10: Model Orbipac CPF81D .11 khởi động chƣơng trình. 42 Nhấp Hardware mở ra màn hình đặt cấu hình cứng cho trạm .14 đặt câú hình cứng cho trạm .15 đặt câú hình cứng cho trạm .16 đặt câú hình cứng cho trạm. Error! Bookmark not defined.17 đặt câú hình cứng cho trạm. Error! Bookmark not defined.

Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined. 46 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc đã đƣợc sử dụng bởi con ngƣời và trong đó chứa tất cả các chất bẩn sau khi sử dụng. Nó đƣợc sinh ra bởi các nhu cầu hàng ngày, nhƣ tắm rửa, vệ sinh, và từ các cống thoát nƣớc đó là loại nƣớc tắm rửa của con ngƣời, giặt giũ, chế biến thực phẩm, nấu ăn, vệ sinh nhà bếp,… Đặc trƣng của nƣớc thải sinh hoạt là: hàm lƣợng chất hữu cơ cao (55-65% tổng lƣợng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật có cả vi sinh vật gây bệnh, vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong nƣớc thải.2 Công nghệ xử lí nƣớc thải trong nƣớc Công nghệ xử lí nƣớc thải bằng AFBR (Advance Fixed Bed Reactor) là ứng dụng để xử lí các chất hữu cơ hòa tan trong nƣớc thải cũng nhƣ 1 số chất vô cơ Công nghệ xử lí nƣớc thải MBR (Membrane Bio-Reactor – MBR hay còn gọi là màng MBR) bể hoặc thiết bị sinh học xử lí nƣớc thải trong đó áp dụng kĩ thuật bùn hoạt tính AS phân tán có kết hợp với màng lọc tách vi sinh.

Công nghệ có thể đẩy nồng độ vi sinh hay bùn hoạt tính trong bể MBR lên tới 15g/l. Công nghệ xử lý nƣớc thải AAO Anaerobic – Anoxic – Oxic (Kị khí – Thiếu khí – Hiếu khí) đƣợc ứng dụng cho các loại nƣớc thải có tỷ lệ BOD/COD > 0.5, hàm lƣợng các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao. Công nghệ AAO có khả năng xử lý triệt để hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng (Nito, photpho) cao. Với đặc điểm vận hành ổn định Bởi vì khả năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ này.

Mặc dù vấn đề cần phải xử lý, hóa lý trƣớc sinh học (trừ xử lý bậc cao) nhƣng có rất nhiều hệ thống xử lý nƣớc thải đã xây dựng vẫn sử dụng quá trình sử lý sinh học trƣớc hóa lý. Nguyên nhân là do có nhiều công ty chƣa có kinh ngiệm trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải áp dụng không đúng quá trình xử lý trên nên hiệu quả xử lý thấp. Để xác định đƣợc loại hóa chất phù hợp với loại nƣớc thải nào đó thì cần phải test thử mẫu trƣớc khi ứng dụng vào thực tế.3 Công nghệ xử lí nƣớc thải ở nƣớc ngoài Cùng với sự phát triển của sản xuất công nghiệp, xử lý nƣớc thải công nghiệp 1 đang là vấn đề vô cùng quan trọng, bảo đảm cho sự trong sạch môi trƣờng sống đồng thời góp phần vào sự phát triển bền vững của nền kinh tế mọi quốc gia trên thế giới. Tại nhiều nƣớc có nền công nghiệp phát triển cao nhƣ Nhật, Mỹ, Anh, Pháp,.

các hệ thống xử lý nƣớc thải công nghiệp đã đƣợc nghiên cứu và đƣa vào ứng dụng từ lâu, đặc biệt các thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực tự động hoá cũng đã đƣợc áp dụng và đem lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế xã hội vô cùng to lớn. Nhiều hãng đi đầu trong lĩnh vực này nhƣ USFilter, Aquatec Maxcon, Hunter Water Corporation (HWC), Global Industries. đã đƣa ra các giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải hiện đại. Những công nghệ tự động hoá của các công ty hàng đầu trên thế giới nhƣ SIEMENS, AB, YOKOGAWA,.

đƣợc sử dụng rộng rãi trong các công trình xử lý nƣớc thải. Có thể nói trình độ tự động hoá xử lý nƣớc thải đã đạt mức cao, tất cả các công việc giám sát, điều khiển đều có thể thực hiện đƣợc tại một Trung tâm, tại đây ngƣời vận hành đƣợc hỗ trợ bởi những công cụ đơn giản, dễ sử dụng nhƣ giao diện đồ hoạ trên PC, điều khiển bằng kích chuột,. góp phần nâng hiệu quả cho công việc quản lý điều hành dây chuyền công nghệ. Ngoài ra cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và viễn thông, khoảng cách về không gian và thời gian đã đƣợc rút ngắn, cho phép ngƣời vận hành có thể điều khiển từ cách xa hàng ngàn km với chỉ một máy tính PC hoặc nhận đƣợc thông tin về hệ thống thông qua SMS.

Hơn thế, hệ thống tự động hoá xử lý nƣớc thải còn đƣợc tích hợp với các hệ thống điều hành ở cấp độ điều khiển cao hơn nhƣ cấp điều hành sản xuất (manufacturing execution: workflow, order tracking, resources), cấp xí nghiệp (enterprise:Production planning, orders, purchase) và trên cùng là cấp quản trị (administration:Planning, Statistics, Finances) nhằm nâng cao hơn nữa mức tự động hoá và tối ƣu hoá quá trình sản xuất.